Какъв е животът на машината за производство на хартиена сламка за пиене?

Инвестирането в оборудване за производство на слама включва повече от покупната цена. По-последователното число е колко години - и колко метра тръба за слама - надеждно ще произведе една машина, преди качеството на изхода да се влоши или разходите за поддържането й да работи надвишат разходите за подмяна. Този брой не е фиксиран: зависи от качеството на изработката на машината, интензивността на работа, дисциплината на поддръжката и химическата среда на лепилото и хартиения прах, в които машината работи всеки ден. Тази статия разглежда инженерните фактори, които определят полезния експлоатационен живот на aМашина за производство на хартиена сламка за пиене, начините на повреда, които съкращават живота, практиките за поддръжка, които го удължават, и рамката за вземане на решения, за да разберете кога подмяната е по-рационалният избор.

1. Какво всъщност означава „продължителност на живота“ за тази категория машини

Продължителността на живота на промишлените машини е полезно да се раздели на три различни понятия:

Живот на механичния дизайн- продължителността, през която структурната рамка, отливките и компонентите на основното задвижване са проектирани да оцелеят без отказ от умора при номинални условия на натоварване.

Живот на смяната на компонентите- интервалът между необходимите смени на консумативи или високо-износващи се части (лагери, дорници, режещи остриета, обтягащи ролки, ремъци).

Икономичен експлоатационен живот- периодът, през който общите разходи за притежание (оперативни разходи + поддръжка + загуби от престой) остават под годишните разходи за заместващо устройство.

За аМашина за производство на хартиена сламка за пиенепри непрекъснато дву{0}}сменно производство (приблизително 6000–7000 работни часа годишно), механичният проектен живот за добре-изградена машина обикновено е в диапазона 10–15 години. Интервалите за смяна на компонентите се измерват в месеци до няколко години, в зависимост от частта. Икономичният експлоатационен живот може да бъде по-кратък или по-дълъг от живота на механичния дизайн в зависимост от това как се променя технологията и как изглежда кривата OEE (обща ефективност на оборудването) на машината в по-късните години.

2. Компонентите с най-високо-износване и техните очаквани интервали

Разбирането на живота на машината започва с нейните най-често подменяни компоненти.

2.1 Навиващият се дорник

Дорникът е стоманен или закален-хромиран прът, около който хартиената лента е непрекъснато спираловидно-навита, за да образува тръбата за слама. Повърхността му е подложена на постоянен абразивен контакт от хартиени влакна и засъхнали остатъци от лепило. При типични работни условия - външни диаметри на тръбата в диапазона 6–12 mm, скорости на хартиената лента от 50–100 m/min - скоростите на износване на повърхността създават измеримо намаляване на диаметъра, което влияе на концентричността на стените на тръбата. Повечето оператори планират смяна на дорника или повторно -шлайфане на цикъл от 6–18 месеца, в зависимост от абразивността на хартията и дали хартиената маса съдържа калциев карбонатен пълнител (който ускорява износването на дорника).

2.2 Лагери на търкалящи елементи (ISO 281 Framework)

Лагерите в главния задвижващ вал, възлите на опъващите ролки и формовъчната станция са най-аналитично предвидимите износващи се компоненти. Стандартът ISO 281 определя L10 живот - броя на работните часове, при които 10% от дадена група лагери ще претърпят разцепване от умора при определени условия на натоварване и скорост. За умерените скорости на вала (100–500 RPM), типични за машините за навиване на хартиена сламка, правилно избраните сачмени лагери с дълбоки канали или цилиндричните ролкови лагери могат да постигнат стойности L10 от 20 000–50 000 часа при проектни-номинални натоварвания.

На практика действителният живот на лагерите в машината за слама често се определя не от контактната умора, а отповреда на замърсяването- хартиен прах и лепилен аерозол, проникващ в уплътненията на лагерите. ISO 11171 и емпиричните данни от поддръжката на машини-в хранително-вкусовия сектор показват, че замърсяването с прах може да намали действителния живот на лагера до 30–50% от каталожните стойности L10 при липса на положително уплътнение-или лабиринтно-уплътнение. Една добре{10}}специфицирана машина използва запечатани или екранирани лагери с интервали на повторно смазване от 500–1000 часа; машина с неподходящо уплътнение може да изисква смяна на лагерите на всеки 6–12 месеца, а не на всеки 3–5 години.

2.3 Режещи ножове

Летящите-режещи устройства използват или въртящи се дискови остриета, или осцилиращи гилотинови остриета за рязане на непрекъснатата тръба на дължина на сламка. Геометрията на острието контролира директно-качеството на рязане - износеното острие създава компресирани или протрити краища на тръбите, които не преминават козметична проверка. За едно-слойна крафт хартиена сламка (60–120 g/m2, 3–5 слоя), остротата на острието обикновено се влошава до неприемливо качество на рязане за 4–8 седмици при работа на две-смени, което прави въртенето или смяната на острието елемент от рутинна месечна поддръжка, а не определящ-фактор за живота на конструкцията.

2.4 Опъващи ролки и оформящи водачи

Покрити с полиуретан-или гумени-ролки за опъване поддържат напрежението на хартиената лента по време на навиване. Контактната повърхност остарява чрез комбинация от адхезивна химическа атака (водо-базирани нишесте или PVOH лепила имат pH 4–8), механична умора при натиск и термичен цикъл от секцията за сушене. Увеличаването на повърхностната твърдост на еластомера (отклонение по Shore A от 5–15 точки) показва свързана с възрастта-загуба на консистенция на сцеплението. Смяната на валяка обикновено е необходима на всеки 2-4 години в зависимост от агресивността на химичния състав на лепилото и работната температура.

3. Как условията на работа ускоряват или забавят стареенето

Три фактора на околната среда имат непропорционално влияние върху живота на машината:

Вид лепило и консистенция на нанасяне.Лепилата за контакт с-храни-на водна основа - декстрин, модифицирано нишесте, PVOH - са химически леки, но техните аерозолни и капкови отпадъци създават корозивна микросреда върху повърхности от мека стомана без покритие близо до станцията за залепване. Машините с компоненти на контактна-зона с покритие от неръждаема стомана или с епоксидно-покритие (в съответствие с принципите на хигиенния дизайн на EHEDG и изискванията за хигиена на ISO 14159 за машини) остаряват значително по-бавно в тази зона, отколкото машини с конструкция от гола мека-стомана. Появата на ръжда в зоната на станцията за залепване е класически режим на преждевременна-експлоатация-завършване на повреда.

Съдържание на влага и прах в хартията.ISO 186 определя стандартния протокол за вземане на проби и тестване на влага за хартия; сламената крафт хартия тип- обикновено се кондиционира до 4–8% влага. Хартията, обработена в горния край на този диапазон (или във влажни условия на околната среда), пренася допълнителна влага към дорника и направляващите повърхности за навиване, ускорявайки корозията. Хартиеният прах - смес от фини целулозни частици и минерален пълнител - е силно абразивен и електрически изолиращ, което го прави проблематичен както за механично износване, така и за компоненти на електрически шкаф (задвижващи инвертори, PLC I/O карти), които изискват чиста-въздушна среда.

Интензивност на работната смяна.Машина, работеща с номинална скорост за три смени на ден, натрупва работни часове приблизително 50% по-бързо от работа на две-смени. Тъй като повечето механизми за износване са циклично-броене-задвижвани, а не календарно-задвижвани, три-сменното производство компресира съответно механичния календар на живота. Машина с 10-годишен проектен живот при работа на две-смени може да достигне същото механично състояние за 6–7 години при работа на три смени.

4. Практиките за поддръжка, които измеримо удължават живота

Графиците за превантивна поддръжка за този клас оборудване обикновено следват многостепенна структура на интервали. Въз основа на публикувани насоки от литературата за поддръжка на машини за целулоза и-хартия и общи рамки за управление на индустриалното оборудване (Метрики за най-добри практики на SMRP, IEC 60300-3-14 за поддръжка и надеждност):

Операторите, които последователно изпълняват този график, съобщават, че aМашина за производство на хартиена сламка за пиенепостига своя таван на проектния живот от 12–15 години, без да се налага основна подмяна на структурни компоненти. Тези, които работят реактивно - като подменят само при повреда -, обикновено се сблъскват с първите големи прекъсвания на 4–6 години и се сблъскват с каскадни повреди на компоненти, тъй като износените компоненти налагат необичайни натоварвания върху съседните части.

5. Решението за основен ремонт през-животния цикъл

Около 7–10-ата година повечето инсталации в тази категория достигат инфлексна точка. Кумулативното износване на лагерите, деградацията на дорника и остаряването на контролера (PLC програми и серво задвижвания от десетилетие по-рано може да нямат налични резервни части от веригата за доставки) се събират. На този етап операторите са изправени пред структуриран избор:

Вариант А: Основен ремонт.Сменете всички лагери, дорник, ролки, остриета, водачи за износване и системата за управление. Цената обикновено е 25–45% от покупната цена на нова машина. Това възстановява машината до почти-проектна производителност и удължава полезния живот с 5–8 години.

Вариант Б: Замяна.Нова машина включва технологични подобрения, недостъпни по време на първоначалната покупка - по-високи изходни скорости (някои настоящи-генерации с висока-скорост достигат 100–120 м/мин спрямо 50–70 м/мин отпреди десетилетие), подобрена серво интеграция, по-добра прецизност на лепилната система и често по-ниска консумация на енергия на метър произведена слама.

Рационалният избор се определя чрез сравняване на изравнените разходи за единица продукция от слама при всеки сценарий. Ако производителността на ремонтираната машина и OEE не могат да съответстват на икономическата производителност на новата единица, подмяната става финансово оправдана дори преди механичният живот да е изчерпан. МСС 16 (Международен счетоводен стандарт за имоти, машини и съоръжения) предоставя счетоводната рамка за този анализ - той определя полезния живот като периода, през който се очаква даден актив да бъде икономически използваем, който не е непременно съвпадащ с неговия физически живот.

6. Признаци, че машината наближава края на икономическия живот

Отвъд обикновената възраст, специфични оперативни симптоми сигнализират, че оборудването е към своя икономически край-на-живот:

Увеличаване на процента на отхвърляне-в краявъпреки редовната смяна на острието - показва изтичане на дорника или износване на направляващия канал над възстановимия толеранс

Непоследователност при нанасяне на лепилопричинявайки дефекти при разслояване - показва износване на помпата или влошаване на уплътнението на клапана, което не може да бъде компенсирано чрез настройка на параметър

Повишаване на температурата на задвижванетопри номинална скорост - предполага загуба на предварително натоварване на лагера или увеличаване на вътрешното триене от натрупване на износване

Непланирана честота на престой над 5% от планираното време за производство- широко цитиран праг (SMRP Metric 2.1.1), над който разходите за реактивна поддръжка обикновено надвишават икономическите показатели за продължителна работа

Липса на резервни части на системата за управление- наследени PLC карти и HMI панели от машини на повече от 12–15 години може повече да не се произвеждат, което превръща един електронен отказ в действително крайно събитие

7. Обобщение

Добре-поддържанаМашина за производство на хартиена сламка за пиенепри умерено{0}}интензивно обслужване може да постигне 12–15 години продуктивна работа. Ограничаващите фактори не са рамката или отливките на машината -, които обикновено са над-проектирани за техните натоварвания -, а консумативите и полу-консумативите: лагери, дорници, ролки, остриета и уплътнения на адхезивна система. Замърсяването с прах, корозията на остатъците от лепило и остаряването на системата за управление са трите пътя на отказ, които най-надеждно съкращават живота, преди да бъде достигнат проектният живот на конструкцията. Оператор, който поддържа дисциплиниран график за превантивна поддръжка, определя машини с подходящо уплътнение срещу навлизане на хартиен прах и планира надграждане на системата за контрол през-жизнения период около 8-10 година, постоянно ще постига горния край на обхвата на продължителността на живота.

Референции

ISO.ISO 281:2007 - Търкалящи лагери: Динамично натоварване и номинален живот. Международна организация по стандартизация.

ISO.ISO 11171:2020 - Мощност на хидравличната течност: Калибриране на автоматични броячи на частици за течности(принципи за класифициране на замърсяване, приложими за оценка на околната среда на лагера).

ISO.ISO 186:2002 - Хартия и картон: Вземане на проби за определяне на средно качество. Международна организация по стандартизация.

ISO.ISO 14159:2002 - Безопасност на машини: Хигиенни изисквания за проектиране на машини. Международна организация по стандартизация.

EHEDG.EHEDG Doc. 8: Критерии за проектиране на хигиенно оборудване, 2-ро издание. Европейска група за хигиенно инженерство и дизайн.

IEC.IEC 60300-3-14:2004 - Управление на надеждността: Поддръжка и поддръжка при поддръжка. Международна електротехническа комисия.

SMRP.Показатели за най-добра практика на SMRP, 5-то издание. Общество на професионалистите в поддръжката и надеждността (Показател 2.1.1: Разходите за поддръжка като процент от стойността на заместващия актив).

СМСС.IAS 16 - Имоти, машини и съоръжения. Съвет по международни счетоводни стандарти (дефиниране на полезен живот и оценка на остатъчната стойност).

ТАПИ.T 412 - Влага в целулоза, хартия и картон. TAPPI Press, текущо издание.

CEN.EN ISO 4287:1998 - Геометрични продуктови спецификации: Повърхностна текстура - Профилен метод(приложимо за измерване на износването на повърхността на дорника).